蚀变矿物高光谱遥感定量研究

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1、蚀变矿物高光谱遥感定量研究——以界河金矿实测光谱数据为例杨海平  (中国地质大学信息工程学院，武汉430074)摘要：本文利用山东招远界河金矿实测光谱数据，完成了反射光谱数据的预处理。在此基础上，进一步提取了光谱的吸收特征，包括波谷位置、吸收面积、对称度、波宽等。最后，采用数理统计的方法，建立蚀变矿物高光谱反演模型。为进一步研究航空或航天的高光谱遥感地质应用打下了坚实的基础。关键词：预处理，吸收特征，反演模型InversionmodelforalterationmineralsYANGHaiping(ChinaUnivers

2、ityofGeosciences,Wuhan)Abstract:TheinsituspectralreflectanceofrockswasmeasuredinJieheGoldMines,Zhaoyuan,ShandongProvince,China.Afterthepreprocessingofrawdata,thespectralcharacteristics,suchasthevalleylocation,theabsorptionarea,thesymmetryandthedepth,wereidentifiedb

3、yTheLINESTREAMOFINVERSEMODEL.Atlast,theinversionmodelwasobtainedbystatisticanalysis.Keywords:preprocess,spectralresponse,inversionmodel1引言地物反射光谱提供了一系列地物诊断光谱特征。近十几年来，随着成像光谱技术的迅猛发展，反射光谱分析也成为一种高效和低成本的鉴别物质成分结构的方法（徐大琦等，2007）。围绕光谱特征鉴别、混合像元解混等，国内外的学者已经开发了一系列的矿物信息提取的方法、模型和

4、软件。本实验在国家大学生创新性实验的支持下，实地采集界河金矿的实测高光谱数据，提取矿物的诊断特征，开展蚀变矿物高光谱反演模型的研究。1野外光谱数据获取1.1研究区概况招远金矿区位于山东半岛西北部，气候属东亚暖温带季风区大陆性半湿润气候，位于东经120°08′~120°38′，北纬37°05′~37°33′（图2-1）。招远重点金矿区分布于招远市北部，主要包括玲珑金矿、陈家金矿、洼孙家金矿、蚕庄金矿、灵山金矿、界河金矿等重要金矿（安国强等，2003）。图2-1山东招远地区ASTER数据1.2实地采集数据图2-2为部分野外测点的

5、分布图。本次试验一共采集了黑云母花岗岩、似斑状花岗闪长岩、绢英岩化碎裂状花岗岩、黄铁绢英化花岗质碎裂岩等5种岩石样本及其光谱信息。实地光谱采集利用ASDFieldProFR（350～1075nm）手持式光谱仪进行野外地物光谱数据测量，针对同种地物和同种地物不同的多次测量，以便利用多次测量结果进行取平均得到优化结果。1.3样品分析对于在研究区内采集的6个岩石样品，将其进行X衍射实验，分别检测样品Al2O3、Fe2O3和K2O的含量。图2-2野外测点分布图1光谱数据处理1.1预处理将原始光谱数据导入ENVI中进行平均平滑处理，以

6、去掉高频噪声的干扰（刘焕军等，2008）。同时，通过目视解译，去除反射率明显有错误（如反射率为0或趋于无穷）的边缘波段，最终留下400～1000nm的反射高光谱数据。1.2去除包络线处理由于实地采集的岩石光谱曲线比较相似，因此需要进行去包络线处理，突出光谱的吸收特征，以便下一步进行诊断特征的提取。尽管现在有一些遥感处理软件(如ENVI)可以显示包络线，但是不具备多变量统计分析功能（徐元进等，2005），因此，采用ROGERN.CLARK（ROGERN.CLARK等，1984）提出的包络线去除算法，基于IDL语言实现光谱的包络

7、线去除。1光谱吸收特征提取光谱吸收特征包括:吸收位置（P）、吸收深度（AL）、吸收宽度（W）、吸收总面积（A）、对称度（S）等(图4-1)。它们与岩石和矿物的类型、矿物含量、遥感仪器的分辨率有关。这些参数有可能识别矿物类型，确定矿物成分、含量和矿物的特征光谱波段（傅锦等，2007）。本实验采用IDL语言，通过高斯函数拟合、二分法、逼近法等，提取了光谱的吸收特征。图4-1光谱吸收特征参数示意图（傅锦等，2007）2反演模型建立利用岩石样品高光谱吸收特征参数作为自变量，以某种氧化物作为因变量进行多元线性回归分析，建立光谱与物质成

8、分间的多元统计模型。本实验采用多元线性逐步回归模型（式5-1）反演Fe2O3等氧化物含量。式5-1其中，Y代表Al2O3、Fe2O3和K2O等氧化物在岩石中的含量，代表高光谱吸收特征参数，为常数项，代表回归系数。在多元线性逐步回归模型中，由于各光谱吸收特征参数之间是非相互独立的，应从多个变